第一章第四節(jié)研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法

有機(jī)化合物的混合物分離、提純?cè)囟糠治龃_定實(shí)驗(yàn)式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式研究有機(jī)物一般經(jīng)歷的步驟：現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四（一）物質(zhì)分離和提純的區(qū)別（二）物質(zhì)提純的原則：不增、不減、易分一、物質(zhì)分離和提純分離是把混合物分成幾種純凈物，提純是除去雜質(zhì)。（三）物質(zhì)分離提純的一般方法：蒸餾重結(jié)晶

萃取分液色譜法（液態(tài)有機(jī)物）（固態(tài)有機(jī)物）（固態(tài)或液態(tài)）（固態(tài)或液態(tài)）“雜轉(zhuǎn)純，雜變沉，化為氣，溶劑分”的思想現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四思考：實(shí)驗(yàn)室用溴和苯反應(yīng)制取溴苯，得粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸餾，②水洗，③用干燥劑干燥，④10%NaOH溶液洗，⑤水洗，正確的操作順序是（）A．①②③④⑤B．②④⑤③①C．④②③①⑤D．②④①⑤③B苯的沸點(diǎn)80.1℃；溴苯沸點(diǎn)156.2℃

現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四

利用混合物中各種成分的沸點(diǎn)不同而使其分離的方法。

常用于分離提純液態(tài)有機(jī)物，如石油的分餾條件：①有機(jī)物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)、②含少量雜質(zhì)、③與雜質(zhì)沸點(diǎn)相差較大（30℃左右）

課本P.17實(shí)驗(yàn)1-1工業(yè)乙醇的蒸餾主要儀器：蒸餾燒瓶、冷凝管、接收器、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)（鐵圈、鐵夾）、石棉網(wǎng)、錐形瓶等注意要點(diǎn)：1.加入碎瓷片2.溫度計(jì)位置3.冷凝水流向：下進(jìn)上出(與蒸氣流向相反)1、蒸餾：現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四這樣得到的酒精是否無(wú)水酒精？怎樣才能得到無(wú)水酒精？現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四含雜工業(yè)乙醇95.6%工業(yè)乙醇無(wú)水乙醇（99.5%以上）蒸餾加吸水劑無(wú)水酒精的制取蒸餾現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四2.重結(jié)晶重結(jié)晶是將晶體用溶劑(蒸餾水)溶解，經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)冷卻等步驟，再次析出晶體，得到更加純凈的晶體的方法。1.雜質(zhì)在溶劑中溶解度很小或大，易除去。2.被提純的物質(zhì)的溶解度受溫度影響較大，升溫時(shí)溶解度增大，降溫時(shí)溶解度減小。要求：苯甲酸的重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)步驟：加熱溶解趁熱過(guò)濾冷卻結(jié)晶現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四重結(jié)晶苯甲酸的重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四不同溫度下苯甲酸在水中的溶解度溫度0C溶解度g2550950.170.956.8加熱苯甲酸溶解，冷卻則結(jié)晶析出。思考與交流:(P18)溫度越低，苯甲酸的溶解度越小，為了得到更多的苯甲酸，是不是結(jié)晶時(shí)的溫度越低越好？現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四3、萃取原理：利用混合物中一種溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑中的溶解性不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑組成的溶液中提取出來(lái)的方法儀器：分液漏斗、燒杯、鐵架臺(tái)(含鐵圈)操作過(guò)程：振蕩→靜置→分液現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四萃取包括：

1）液—液萃?。菏抢糜袡C(jī)物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機(jī)物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過(guò)程。

2）固—液萃?。菏怯糜袡C(jī)溶劑從固體物質(zhì)中溶解出有機(jī)物的過(guò)程(專用儀器設(shè)備)4、色譜法：閱讀P.19

利用吸附劑對(duì)不同有機(jī)物吸附作用的不同，分離、提純有機(jī)物的方法。例如：用粉筆分離色素……現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四[練習(xí)1]下列每組中各有三對(duì)物質(zhì)，它們都能用分液漏斗分離的是A乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水B四氯化碳和水，溴苯和水，硝基苯和水C甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇D汽油和水，苯和水，己烷和水[練習(xí)2]可以用分液漏斗分離的一組液體混和物是A溴和四氯化碳B苯和溴苯C汽油和苯D硝基苯和水現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四[練習(xí)3]某工廠廢液經(jīng)測(cè)定得知主要含有乙醇，其中還溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯。根據(jù)各物質(zhì)的性質(zhì)（如下表），確定通過(guò)下列步驟回收乙醇和乙酸。物質(zhì)丙酮、乙酸乙酯、乙醇、乙酸的沸點(diǎn)（℃）分別是：56.2、77.06、78、117.9①向廢液中加入燒堿溶液，調(diào)整溶液的pH＝10②將混和液放入蒸餾器中緩緩加熱③收集溫度在70～85℃時(shí)的餾出物④排出蒸餾器中的殘液。冷卻后向其中加濃硫酸（過(guò)量），然后再放入耐酸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，回收餾出物請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）加入燒堿使溶液的pH＝10的目的是

；（2）在70～85℃時(shí)的餾出物的主要成份是

；（3）在步驟④中，加入過(guò)量濃硫酸的目的是（用化學(xué)方程式表示）______________________________________

（4）當(dāng)最后蒸餾的溫度控制在85～125℃一段時(shí)間后，殘留液中溶質(zhì)的主要成份是

。使乙酸轉(zhuǎn)變成鈉鹽,使乙酸乙酯在加熱時(shí)水解成乙酸鈉和乙醇乙醇2CH3COONa+H2SO4→2CH3COOH+Na2SO4Na2SO4H2SO4現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四有機(jī)物（純凈）確定分子式？首先要確定有機(jī)物中含有哪些元素如何利用實(shí)驗(yàn)的方法確定有機(jī)物中C、H、O各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？李比希法現(xiàn)代元素分析法研究有機(jī)物的一般步驟和方法二、元素分析→確定實(shí)驗(yàn)式現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機(jī)物加氧化銅

氧化H2OCO2用無(wú)水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質(zhì)量差得前后質(zhì)量差計(jì)算C、H含量計(jì)算O含量得出實(shí)驗(yàn)式現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四求有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式：【例題】某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.16%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%，求A的實(shí)驗(yàn)式。解：氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1－52.16%－13.14%＝34.70%各元素原子個(gè)數(shù)比N(C)：N(H)：N(O)＝＝2：6：1A的實(shí)驗(yàn)式為：C2H6O若要確定它的分子式，還需要什么條件？現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四1、確定相對(duì)分子質(zhì)量的常見(jiàn)方法：（1）根據(jù)標(biāo)況下氣體的密度可求：M=22.4L/mol?ρg/L=22.4ρg/mol（2）依據(jù)氣體的相對(duì)密度：M1=DM2(D:相對(duì)密度)（3）求混合物的平均式量：（4）運(yùn)用質(zhì)譜法來(lái)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量三、確定相對(duì)分子質(zhì)量→確定分子式現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四2、測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量最精確快捷的方法

用高能電子流轟擊分子，使其失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子，帶正電荷的分子離子和碎片離子具有不同質(zhì)量，它們?cè)诖艌?chǎng)下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)間不同，結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖?！|(zhì)譜法現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定——

質(zhì)譜儀現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四

由于分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間最長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量.（1）質(zhì)荷比是什么？（2）如何確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量？

分子離子與碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四未知化合物A的質(zhì)譜圖結(jié)論：A的相對(duì)分子質(zhì)量為46現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【例題】2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量的（10－9g）化合物通過(guò)質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋

……，然后測(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如右圖所示（假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)），則該有機(jī)物可能是A甲醇

C丙烷D乙烯

B甲烷現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【練習(xí)】某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)確定過(guò)程前兩步為：①測(cè)定實(shí)驗(yàn)式：某含C、H、O三種元素的有機(jī)物，經(jīng)燃燒分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是64.86%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是13.51%,則其實(shí)驗(yàn)式是（）。

②確定分子式：下圖是該有機(jī)物的質(zhì)譜圖，則其相對(duì)分子質(zhì)量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四3、有機(jī)物分子式的確定方法：

【方法一】最簡(jiǎn)式法

根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍，因此利用相對(duì)分子質(zhì)量的最簡(jiǎn)式可確定其分子式?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【例題】某同學(xué)為測(cè)定維生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取維生素C樣品研碎，稱取該樣品0.352g，置于鉑舟并放入燃燒管中，不斷通入氧氣流。用酒精噴燈持續(xù)加熱樣品，將生成物先后通過(guò)無(wú)水硫酸銅和堿石灰，兩者分別增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。試回答以下問(wèn)題：（1）維生素C中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

。（2）維生素C中是否含有氧元素？為什么？（3）試求維生素C的實(shí)驗(yàn)式：

（3）若維生素C的相對(duì)分子質(zhì)量為176，請(qǐng)寫出它的分子式C3H4O3

41％4.55％肯定含有氧C6H8O6

現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【練習(xí)】嗎啡和海洛因都是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過(guò)300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。已知海洛因是嗎啡的二乙酸酯。試求：⑴海洛因的分子量；⑵海洛因的分子式。16.84%285C17H19NO3C21H23NO5369現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四學(xué)與問(wèn)

實(shí)驗(yàn)表明，許多咖啡和可樂(lè)飲料中含有興奮性物質(zhì)咖啡因。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，咖啡因分子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:碳49.5％，氫5.20％，氧16.5％，氮28.9％，其摩爾質(zhì)量為194.1g/mol

你能確定它的分子式嗎？課本P21【方法二】直接法

密度(或相對(duì)密度)→摩爾質(zhì)量→1mol氣體中元素原子各為多少摩爾→分子式現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【方法三】余數(shù)法①用烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14，視商數(shù)和余數(shù)②若烴的類別不確定CxHy，可用相對(duì)分子質(zhì)量M除以12，看商和余數(shù)，即M/12＝x……余y，分子式為CxHyM(CxHy)/M(CH2)＝M/14＝a……(a為碳原子數(shù))余2為烷烴整除為烯烴或環(huán)烷烴差2整除為炔烴或二烯烴差6整除為苯或其同系物此法用于具有確定通式的烴(如烷、烯、炔、苯的同系物等)【例題】分別寫出相對(duì)分子質(zhì)量為128、72的烴的分子式現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【方法四】方程式法

在同溫同壓下，10mL某氣態(tài)烴在50mLO2里充分燃燒，得到液態(tài)水和體積為35mL的混合氣體，則該烴的分子式可能為（）A、CH4B、C2H6C、C3H8D、C3H6BD現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四例：未知物A的分子式為C2H6O，其結(jié)構(gòu)可能是什么？

H

H

H

HH－C－C－O－H或

H－C－O－C－H

HH

H

H三、波譜分析——確定結(jié)構(gòu)式確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的一般步驟是：（1）根據(jù)分子式寫出可能的同分異構(gòu)體（2）利用該物質(zhì)的性質(zhì)推測(cè)可能含有的官能團(tuán)，最后確定正確的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四1、紅外光譜紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理是：由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻譜相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機(jī)物含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四紅外光譜鑒定分子結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四可以獲得化學(xué)鍵和官能團(tuán)的信息CH3CH2OH的紅外光譜結(jié)論：A中含有O-H、C-O、C-H現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四2、核磁共振氫譜如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)？

對(duì)于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質(zhì)來(lái)說(shuō)，除了氧原子的位置、連接方式不同外，碳原子、氫原子的連接方式也不同、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時(shí)吸收電磁波的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，這種差異叫化學(xué)位移δ。從核磁共振氫圖譜上可推知該有機(jī)物分子有幾種不同類型的氫原子（波峰數(shù)）及它們的數(shù)目比（波峰面積比）。現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四核磁共振現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四CH3CH2OH的紅外光譜可以推知未知物A分子有3種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目比為3：2：1現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四因此，A的結(jié)構(gòu)為：

HHH－C－C－O－H

HH現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【例題】下圖是一種分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜譜圖,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：C—O—CC=O不對(duì)稱CH3CH3COOCH2CH3現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【練習(xí)】有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

C—O—C對(duì)稱CH3對(duì)稱CH2CH3CH2OCH2CH3現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【例題】一個(gè)有機(jī)物的分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C＝O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：②寫出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：①寫出該有機(jī)物的分子式：C4H6OCH3CH=CHCHO說(shuō)明：這四種峰的面積比是：1：1：1：3現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【練習(xí)】2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰了兩項(xiàng)成果，其中一項(xiàng)是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了“利用核磁共振技術(shù)測(cè)定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號(hào)不同來(lái)確定有機(jī)物分子中的不同的氫原子。下列有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號(hào)的是AHCHOBCH3OHCHCOOHDCH3COOCH3現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四【練習(xí)】分子式為C3H6O2的二元混合物，分離后,在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出的峰有兩種情況。第一種情況峰給出的強(qiáng)度為1︰1；第二種情況峰給出的強(qiáng)度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）

。CH3COOCH3CH3CH2COOHHOCH2COCH3現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四

研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量組成小結(jié)分離、提純?cè)囟糠治?/p>

確定實(shí)驗(yàn)式測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量

確定分子式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式步驟方法蒸餾、重結(jié)晶、萃取

紅外光譜核磁共振氫譜質(zhì)譜法元素分析現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有47頁(yè)\編輯于星期四無(wú)水酒精的制取普通酒精含乙醇95.57%(質(zhì)量)和水4.43%，這是恒沸點(diǎn)混合物，它的沸點(diǎn)是78.15℃，比純乙醇的沸點(diǎn)(78.5℃)低。把這種混合物蒸餾時(shí)，氣相和液相的組成是相同的，即乙醇和水始終以這個(gè)混合比率蒸出，不能用蒸餾法制得無(wú)水酒精。實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水酒精時(shí)，在95.57%酒精中加入生石灰(CaO)加熱回流，使酒精中的水跟氧化鈣反應(yīng)，生成不揮發(fā)的氫氧化鈣來(lái)除去水分，然后再蒸餾，這樣可得99.5%的無(wú)水酒精。如果還要去掉這殘留的少量的水，可以加入金屬鎂來(lái)處理，可得100%乙醇，叫做絕對(duì)酒精。工業(yè)上制備無(wú)水酒精的方法是在普通酒精中加入一定量的苯，再進(jìn)行蒸餾。于64.9℃沸騰，蒸出苯、乙醇和水的三元恒沸混合物(比率為74∶18.5∶7.5)，這樣可將水全部蒸出。繼續(xù)升高溫度，于68.3℃蒸出苯和乙醇的二元混合物(比率為67.6∶32.4)，可